점 하나가 가장 멀리 있던 까닭
지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 관측 자료로 직접 계산·비교한 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않고 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. ▷ 세 천체는 모두 같은 밝은 무늬를 내며 그 기준 위치는 500입니다 — 가(납작한 원반, 관측 505, 밝기 100) · 나(뿌옇게 퍼진 타원, 관측 510, 밝기 40) · 다(하나의 점, 관측 600, 밝기 60). 예제: 천체 가·나·다 (밝은 무늬 기준 위치 500) (비교용: 천체 나 ↔ 천체 다)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①세 천체 각각 관측 위치에서 기준 500을 빼, 무늬가 밀린 정도를 [칸 A]에 적어 보세요.
- ②[칸 A]의 밀린 정도를 기준 500으로 나눈 값(밀린 비율)을 세 천체 모두 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③[칸 B]의 밀린 비율에 30만(빛의 빠르기 km/s)을 곱해, 멀어지는 빠르기를 [칸 C]에 적어 보세요.
- ④[칸 B]에서 밀린 비율이 가장 큰 천체를 찾아 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑤[칸 D] 천체의 겉보기 모습이 무엇인지 한 낱말로 [칸 E]에 적어 보세요.
- ⑥[칸 D] 천체의 밝기 60을, 그보다 가까운 천체 나의 밝기 40과 견주어 보세요.
칸 A — 무늬가 밀린 정도 (관측 − 500)
칸 B — 밀린 비율 (밀린 정도 ÷ 500)
칸 C — 멀어지는 빠르기 (비율 × 30만)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 밀린 비율이 큰 천체일수록 [칸 C]의 멀어지는 빠르기도 컸나요? 두 값 사이의 관계를 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 무늬가 밀린 비율이 클수록 그 천체는 ___ 멀어지고, 그것은 ___ 때문이다.
(2)밀린 비율이 클수록 더 빠르게 멀어진다는 이 관계는 이 세 천체라서 생긴 우연일까요, 어떤 천체에서도 성립하는 규칙일까요? 관측 위치가 520인 천체 하나를 스스로 가정해 직접 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 가정한 천체(관측 520)로 계산해 보니 …
(3)천체 다는 밀린 비율이 가장 커서 가장 빠르게 멀어지는데도, 훨씬 가까운 천체 나보다 오히려 밝게 보였습니다(60 vs 40). 게다가 겉보기는 점 하나뿐입니다. 이 작은 점이 그토록 멀리서도 밝게 보이려면 그 중심에 무엇이 있어야 할지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 빼도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 천체의 밀린 정도·비율·멀어지는 빠르기를 정확히 계산하고, 가장 큰 천체와 그 모습을 바르게 찾음 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 비율과 빠르기의 관계를 근거를 들어 설명하고, 새 사례를 직접 계산해 우연/규칙을 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
점 하나가 가장 멀리 있던 까닭 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.퀘이사가 처음 발견되었을 때 별처럼 보였던 까닭과, 실제로는 어떤 천체인지 쓰시오.
2.어떤 천체가 내는 밝은 방출선의 기준(정지) 파장이 500 nm인데 관측된 파장이 600 nm였다. (가) 적색 편이량 z를 구하고, (나) 이 천체가 멀어지는 속도를 구하시오. (빛의 속도 3×10⁵ ㎞/s, v = cz)
3.퀘이사는 크기가 태양계 정도로 작은데도 모든 파장 영역에서 매우 강한 에너지를 방출한다. 이로부터 퀘이사 중심에 무엇이 있을 것으로 추정되는지 쓰시오.
4.특이 은하의 특징을 바르게 연결하시오. ㉠ 중심부에서 제트가 관측되고 대부분 타원 은하로 보인다 ㉡ 별처럼 보이며 적색 편이가 매우 크다 ㉢ 스펙트럼에 넓은 방출선이 나타나고 대부분 나선 은하로 보인다. (보기: 전파 은하 / 세이퍼트은하 / 퀘이사)
5.퀘이사 A의 적색 편이가 퀘이사 B보다 크다. 두 퀘이사 중 지구에서 더 멀리 있고 더 빠르게 멀어지는 것은 어느 것인지 쓰고, 그렇게 판단한 까닭을 쓰시오.
정답
1. 매우 멀리 있어 하나의 점(별)처럼 보였지만, 실제로는 수많은 별로 이루어진 은하이다.
2. (가) z = (600−500)/500 = 0.2 · (나) v = cz = 0.2 × 3×10⁵ = 6×10⁴ ㎞/s (60,000 ㎞/s)
3. 질량이 매우 큰 거대 블랙홀
4. ㉠ 전파 은하 · ㉡ 퀘이사 · ㉢ 세이퍼트은하
5. A. 적색 편이가 클수록 멀어지는 속도가 크고(v=cz), 허블 법칙에 따라 거리도 더 멀기 때문이다.